小小有孔蟲“講述”“滄海桑田”大變遷

在今年11月出版的國際期刊《古生物學(xué)雜志》上，中科院南京地質(zhì)古生物研究所李保華研究員與中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）柯學(xué)博士等人對長江古下切河谷冰后期沉積物高分辨率有孔蟲與古環(huán)境發(fā)表了最新研究成果。

他們通過對海洋底棲有孔蟲的研究，揭示出我國海岸線變化情況。研究顯示，距今約7000年前后，我國長江三角洲地區(qū)曾是一片汪洋。而這一成果在當(dāng)前不斷升高的地球氣溫和海平面的大背景下，具有極高的警示意義和研究價(jià)值。

地球氣溫劇變，東海曾經(jīng)“滄海變桑田”

大約2萬年前，整個(gè)中國東部海平面發(fā)生了超過120米的大幅下降。臺(tái)灣海峽曾露出海面成為陸地，整個(gè)東部海岸大陸架大部分露出水面，從中國到今天的日本，完全可以“步行”過去。

從寒風(fēng)刺骨的茫茫冰原，到溫暖濕潤的汪洋一片，只不過用了一萬多年。那一次，地球像是在生病“打擺子”，“體溫”稍稍變化了一些，就連我們最熟悉的我國東部沿海地區(qū)經(jīng)歷了一次“滄海桑田”的劇變。

在7萬年前，地球開始了一段漫長的寒冷時(shí)期。由于它是距今最近的一次冰期，科學(xué)家稱之為“末次冰期”。

它以北美洲及歐亞大陸的大片大冰原為中心，將凜冽的寒風(fēng)吹遍了北半球。在冰期冰盛期（發(fā)生于約2.1萬年前），全球陸地約有24%被冰覆蓋，而現(xiàn)代僅有11%。我國的海洋溫度下降達(dá)6℃～8℃，而位于北極圈內(nèi)的格林蘭可能比現(xiàn)在的溫度低20℃。

中科院南京地質(zhì)古生物研究所李保華研究員告訴科技日報(bào)記者，由于大量海水在洋流、降水等因素的作用下進(jìn)入極寒地區(qū)，就迅速地被凍住冰封起來，從而造成海平面大幅度地下降，整個(gè)中國東部海平面發(fā)生了超過120米的大幅下降。臺(tái)灣海峽曾露出海面成為陸地，整個(gè)東部海岸大陸架大部分露出水面，從中國到今天的日本、韓國，完全可以“步行”過去。

末次冰期的到來，讓猛犸象等地球新霸主逐一登場，同時(shí)也在地球表面留下了它的“腳印”——硬黏土層。

“由于冰期很冷，所以沉積的泥土也非常致密，硬黏土層也就成為地質(zhì)學(xué)上末次冰期的標(biāo)志。”李保華說道，在東部沿海地區(qū)，向下挖10米或更深一點(diǎn)就有可能探到硬黏土層。

而當(dāng)冰期逐漸退去，暖風(fēng)再次吹過大陸，海水又涌了回來。渤海、黃海、東海等地從桑田再次變回滄海。與此同時(shí)，溫度的上升讓海洋中的生物也繁盛起來。這些生物隨著海岸線向大陸擴(kuò)張，在所到之處也留下了它們的痕跡。

有孔蟲“作證”古海岸線在哪

距今約7000年前，我國東部海面上升到最高水位，比現(xiàn)在高2米左右。在如今的揚(yáng)州、鎮(zhèn)江地區(qū)，就已是長江的出海口，而上海在那時(shí)只是“海上”。

氣溫上升，海平面上漲，近海的大片陸地被淹沒……7000年前的那一幕與今日地球所面臨的險(xiǎn)境何其相似。

2011年，中科院啟動(dòng)“應(yīng)對氣候變化的碳收支及相關(guān)問題”專項(xiàng)研究，李保華等科研人員承擔(dān)了其中的“大暖期中國環(huán)境格局”子課題研究項(xiàng)目。大暖期，即指6000～7000年前地球那段溫暖的時(shí)期。

當(dāng)時(shí)的海岸線究竟在哪里？海平面是升高還是降低了？同時(shí)，這段時(shí)期我國東部海平面變化幅度及其對應(yīng)的具體時(shí)間，受此前材料和技術(shù)所限，一直存在較大爭論。這些問題，科學(xué)家們都急切地想要找到答案。

為了準(zhǔn)確回答，李保華想到了有孔蟲。早在攻讀碩士研究生期間，他就對這個(gè)小不點(diǎn)感到著迷。“有孔蟲只生活在海洋中，死亡后沉到海底，在大洋底層的沉積物中往往有大量有孔蟲化石。”李保華說，科學(xué)家們根據(jù)這些化石進(jìn)行地層劃分，甚至可以根據(jù)有孔蟲化石數(shù)量和大小的變化，判斷出地球氣候上的冷暖變化，推測地球的滄桑變遷。

他們在上海崇明島、江蘇揚(yáng)州、南通等不同地區(qū)鉆孔，對長江三角洲地區(qū)常見的26個(gè)底棲有孔蟲種進(jìn)行了詳細(xì)地研究。由于有孔蟲的不同類型和豐富程度可以指示不同水深，研究人員一方面利用有孔蟲化石還原海洋水深狀況，另一方面通過碳十四測定化石年齡，以此精確測出我國東部海平面高度變化所對應(yīng)的時(shí)間。

研究顯示，距今約7000年前，我國東部海面上升到最高水位。當(dāng)時(shí)海平面比現(xiàn)在高2米左右。現(xiàn)在的長江三角洲地區(qū)，北至江蘇連云港，南至浙江杭州等地，多被海水淹沒。在如今的揚(yáng)州、鎮(zhèn)江地區(qū)，就已是長江的出海口，而上海在那時(shí)只是“海上”。

到距今約6000年前后，海平面開始回落，形成現(xiàn)在的長江三角洲河口環(huán)境。有趣的是，李保華在江蘇昆山地區(qū)還發(fā)現(xiàn)一種7000年前的牡蠣，它緊密、豎直地埋藏在地下2～3米，體長超過半米，年齡達(dá)百歲以上。這說明，溫暖的氣候和海洋環(huán)境，對生物生長產(chǎn)生了明顯的影響。

有孔蟲記錄地球環(huán)境演變

地球氣候的變化是周期性的，而通過研究有孔蟲化石就可以揭示出古海洋環(huán)境變化的豐富信息，再現(xiàn)整個(gè)西太平洋地區(qū)50萬年前古環(huán)境變化過程。

有孔蟲從幾億年前誕生到現(xiàn)在，共有2～3萬種，目前地球現(xiàn)存的有孔蟲仍有上千種。

李保華告訴記者，有孔蟲猶如一粒沙子，多數(shù)的個(gè)頭只有幾百微米大小。它的最外面一層是碳酸鈣殼，殼上有孔，偽足可以從孔中伸出來捕捉食物。它們喜歡吃硅藻和其他微型藻。有孔蟲分為在海洋表層生活的浮游型和深藏海底的底棲型。其中，以底棲有孔蟲為多，底棲者可以用偽足進(jìn)行有限的運(yùn)動(dòng)，每小時(shí)能移動(dòng)1～6厘米。

或許很多人會(huì)小瞧它，與人類相比，有孔蟲是何等的原始、渺小。但是，讓科學(xué)家感興趣的是它的獨(dú)特身體構(gòu)造：從殼中探測鎂離子的濃度就可以計(jì)算出當(dāng)時(shí)的環(huán)境溫度；而通過加速器碳十四的方法，又可準(zhǔn)確測得其生活的年代。人們相信，地球氣候的變化是周期性的，西太平洋低緯區(qū)被科學(xué)界認(rèn)為是整個(gè)地球的水汽和能量的重要來源，而通過研究有孔蟲化石，就可以揭示出古海洋環(huán)境變化的豐富信息，再現(xiàn)整個(gè)西太平洋地區(qū)50萬年前古環(huán)境變化過程。這樣，科學(xué)家對古海洋氣候變化的全貌就有了清晰的認(rèn)識。

據(jù)推算，大暖期地球平均氣溫比現(xiàn)在高1℃～2℃。而上升2℃正是當(dāng)今世界各國在氣候政策上已經(jīng)達(dá)成的共識——這是一條不可逾越的線。

因?yàn)閺牡厍驓v史上來看，2℃的氣候變化甚至可以忽略不計(jì)，但是對于人類文明而言，這樣的變化可能造成很多毀滅性的后果。比如我國東部沿海是經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)地區(qū)，海平面上升輕則造成海水倒灌入侵、土地鹽堿化，重則導(dǎo)致上海、杭州等大城市完全被海水吞沒。

“近幾十年來，溫室氣體導(dǎo)致全球顯著變暖，研究地質(zhì)史上不同時(shí)期的氣候?qū)?yīng)的環(huán)境和生物變化，對現(xiàn)在的環(huán)境研究和政策制定也有重要參照意義。”李保華說，可利用有孔蟲化石，來了解地球地質(zhì)演化過程，認(rèn)識海洋變遷的規(guī)律，為人類更好地利用海洋、保護(hù)環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)。（編輯/澤偉）endprint